Warp speed, Mr. Sulu,« befaler Kaptajn Kirk, og med et lysglimt suser rumskibet Enterprise fra ét eksotisk solsystem til det næste.
I sci-fi-universer som Star Trek og Star Wars er det ingen sag at rejse mellem stjernerne, men i den virkelige verden er det grænsende til umuligt, ikke bare for mennesker, men også for vores rumfartøjer. Det har taget Voyager-sonderne 42 år bare at nå ud til grænsen af vores solsystem – en afstand på 149 gange Jordens afstand fra Solen (149 AU) eller omkring 22 milliarder kilometer. Med dén hastighed vil det tage 40.000 år at tilbagelægge de 4,2 lysår, som er afstanden til den nærmeste stjerne, Proxima Centauri.
De ufattelige afstande har ikke afholdt raketingeniører og rumforskere fra at fantasere. Allerede da Konstantin Tsiolkovskij formulerede raketligningen for mere end 100 år siden, forestillede han sig, hvordan man kunne sende rumskibe af sted mod fremmede stjerner. Med de seneste års opdagelse af tusindvis af exoplaneter, hvoraf flere potentielt kan rumme liv, er det for alvor begyndt at krible i forskerne for at lære mere om de fremmede verdener. En rejse ud i interstellart rum vil i det hele taget gøre os klogere på det galaktiske miljø, og hvad der skal til, for at livet pibler frem på små blå kloder.
Ingeniører har igennem årene foreslået flere veje til stjernerne – atomdrevne raketter, solsejl og fusionsrumskibe, eksempelvis – men enten ligger teknologierne uden for vores rækkevidde, eller også er de aldrig blevet til virkelighed, fordi der har manglet politisk vilje til at kaste penge efter nyere og hurtigere rumskibe.
Som ved begyndelsen af rumalderen er det derfor stadig kemiske rumraketter, der driver de fleste rumsonder ud i solsystemet, og i begrænset grad de nyere soldrevne ion-motorer, der godt nok kan opnå høje hastigheder, men kun over meget lang tids uafbrudt acceleration.
Milliardæren Yuri Milner har trukket overskrifter med sit Breakthrough Starshot-projekt, der skal sende en rumsonde på blot 100 gram til Alpha Centauri på 29 år med en fart på 15 procent af lysets hastighed ved hjælp af kraftige lasere og et solsejl. Den teknologi er imidlertid stadig et årti eller to fra at blive udviklet, og med et 100 gram tungt rumskib er det begrænset, hvor mange videnskabelige instrumenter der er plads til.
Ikke alle er tilfredse med at afvente et teknisk mirakel. En af dem, der har mistet tålmodigheden, er Ralph McNutt fra NASAs Applied Physics Laboratory. Sammen med en række andre forskere er han i færd med at udvikle et koncept for menneskehedens første dedikerede interstellare mission.
Læs også om, at astronomer på tredje år leder efter en ny planet: »Solsystemets niende«
Ralph McNutt mener, at man i alt for lang tid har ventet på, at den rigtige teknologi skulle gøre en interstellar mission mulig.
»Hvis alle ventede med at købe mobiltelefoner i forventningen om endnu bedre mobiltelefoner om fem år, ville markedet kollapse, og alle ville glemme, hvordan man bygger mobiltelefoner. Det er det samme med videnskab og særligt med rumudforskning. Hvis du skal videre, skal du blive ved, du kan ikke bare vente og lade nogle andre gøre det for dig,« forklarer Ralph McNutt.
McNutt var blandt de forskere, som overbeviste NASA om at sende New Horizons til Pluto, og nu vil han overbevise NASA om at sende en rumsonde på cirka samme størrelse ud til 1000 AU med en sådan hastighed, at den kan tilbagelægge afstanden i løbet af 50 år. Det er omkring ti gange så langt væk, som Voyager-sonderne er kommet fra Solen, og en rejse derud er en rejse væk fra Solens beskyttende solvind og ud i Mælkevejens kaotiske stormvejr.
1000 AU på 50 år kan godt nok langtfra måle sig med Enterprise, og det svarer kun til 0,016 lysår. Men det vil være en enorm teknisk bedrift med vores nuværende teknologi og give flere generationer af forskere masser af viden om interstellart rum.
Voyager-sonderne har krydset solsystemets grænse og lavet de første målinger, og de målinger har åbnet op for langt flere spørgsmål, end de har givet svar.
»Med Voyager har vi et smugkig, men for at få et rigtig skarpt billede må vi derud igen, bedre, længere og hurtigere, og det er det, det her handler om,« siger Ralph McNutt.
Det er solvinden, som skaber solsystemets grænse til interstellart rum – der, hvor den møder stormen af plasma, partikler og stråler fra de andre stjerner i Mælkevejen. Solen skaber simpelthen en beskyttende boble mod galaksens elementer, og boblen vokser eller skrumper afhængig af, hvor kraftigt solvinden blæser. Her på Jorden kan vi glæde os over, at solvinden holder størstedelen af de kosmiske stråler i udstrakt arm, da kosmiske stråler nedbryder cellerne i vores kroppe og kan ødelægge elektronikken i computere.
Den interstellare rumsonde vil over milliarder af kilometer og med sofistikerede instrumenter kunne foretage en grundig undersøgelse af boblen, der beskytter solsystemet. Faktisk, fremhæver Ralph McNutt, er fællesnævneren for det meste af den videnskab, som en interstellar sonde kan foretage, spørgsmålet om beboelighed i universet.
»Det handler om at besvare de store spørgsmål; hvorfor er der liv her, og hvorfor har vi ikke mere direkte tegn på liv andre steder,« påpeger Ralph McNutt.
Men uden fusionsrumskibe eller avancerede solsejl, hvordan har Ralph McNutt og hans kolleger så tænkt sig, at det skulle kunne lade sig gøre?
»I mange år har folk sagt, at det oplagte var kerne-elektrisk fremdrift, altså bygge en atomreaktor, der producerer energi til at drive en ion-motor, der over lang tid sørger for at accelerere rumskibet til en høj hastighed,« siger McNutt.
Men selvom det lyder som en smart løsning, har denne model vist sig meget vanskelig at få til at fungere i praksis, forklarer han:
»Det er svært for os at bygge maskiner, der kan holde i lang, lang tid, uden at der er mennesker til at gribe ind.«
Heldigvis kan vi komme langt med den teknologi, vi allerede har taget i brug.
»Med den teknologi, vi har nu, og med NASAs Space Launch System, som skal sende mennesker til Månen igen, har vi evnen til at sende noget af sted med omkring to og tre gange Voyagers hastighed og komme meget længere væk fra Solen,« fortæller Ralph McNutt.
Space Launch System er navnet på den raket, der skal udgøre rygraden af NASAs måneprogram Artemis, og det kommer til at være den kraftigste raket siden måneraketten Saturn V. Raketten er i de sidste faser af sin udvikling og skal efter planen flyve allerede i år. Med en evne til at løfte et 90 tons op i kredsløb omkring Jorden kan Space Launch System sende den 500 kilo tunge interstellare rumsonde af sted med rigelige mængder raketbrændstof, der kan give den et ordentligt skub væk fra Jorden.
Selv med flere tons raketbrændstof til rådighed har rumsonden stadig brug for ekstra fart, hvis den skal tilbagelægge 1000 AU på 50 år. Den kan få et ekstra skub ved at slå et smut forbi Jupiter og lade planetens tyngdekraft slynge den af sted ud af solsystemet, på samme måde som Voyager-sonderne tog rejsen forbi gaskæmperne i det ydre solsystem. Men hvis den for alvor vil have fart på, skal rumsonden foretage en Oberth-manøvre, opkaldt efter den tyske raketforsker Hermann Oberth.
I stedet for at flyve rundt om Jupiter og lade planeten slynge rumskibet ud af solsystemet anflyver man Jupiter, så planetens tyngdekraft bremser rumskibet. Uden fart falder rumskibet ned mod Solen, og i løbet af det fald når rumskibet faktisk at samle endnu mere fart, end det ellers ville have fået, og jo tættere det flyver forbi Solen, desto større er farten.
Tættest på Solen fyrer rumskibet op for en medbragt raket. Princippet er nogenlunde det samme, som når man gynger – man får mest fart og højde på, hvis man strækker benene i det øjeblik, man bevæger sig hurtigst. På samme måde er det, når rumskibet bevæger sig hurtigst forbi Solen, at det får mest energi og fart ud af at starte sin raketmotor og accelerere ud af solsystemet.
Som Ikaros kan bevidne, er det dog ikke uproblematisk at flyve tæt på Solen.
»En del af problemet er, at det hjælper dig at gå tættere ind mod Solen i forhold til din hastighed. Men jo tættere du kommer på Solen, desto tungere er dit termiske skjold, og desto mindre fart får du ud af din raketmotor,« forklarer Ralph McNutt.
Det kosmiske badeforhæng
På vej ud af solsystemet kan rumsonden spejde efter kolde kloder i det ydre solsystem – rester fra solsystemets fødsel, som kan fortælle os om betingelserne dengang, da Solen begyndte at skinne. Samtidig kan rumsonden kigge udad mod de fjerneste galakser, for i den afstand fra Solen vil rumsonden være fri for zodiakallyset.
Zodiakallys kan du se på nattehimlen som en svag, næsten trekantet lyskegle. Det skyldes støv i det indre solsystem, som afgiver et svagt skær i lyset fra Solen. Det er måske flot at kigge på for folk, der går en tur om natten, men for astronomer er det som et kosmisk badeforhæng, der blokerer for lyset fra de allertidligste galakser i universet. En interstellar rumsonde vil altså kunne give os større indsigt i, hvordan universet så ud i sin tidlige ungdom og det lys, der kom fra de allerførste stjerner.
»Kan der være kvantespring i de opdagelser, vi laver? Det er svært at forudsige. Da man designede Cassini-missionen til Saturn, var det månen Titan, som forskerne var mest optaget af – og jo, så var der nogle små kolde måner, som man da også ville tage et kig på. Men den store overraskelse var jo, at der fosser vand ud af månen Enceladus, og det er dét, som skaber E-ringen, og det har fuldstændig vendt planetvidenskaben på hovedet. Så der kunne måske ligge og gemme sig noget på samme måde ude i interstellart rum, hvem ved. Men man finder i hvert fald ikke noget, hvis ikke man tager derud og kigger,« siger Ralph McNutt.
Han og de andre forskere bag det interstellare projekt skriver for tiden rapporter og videnskabelige artikler om de forskellige strategier, der kan gøre missionen til virkelighed. Det skal indgå i de såkaldte decadal surveys, en rundspørge blandt forskere om, hvad der skal forskes i over de næste ti år, og som NASA bruger til at udvælge sine missioner.
Håbet er, at den interstellare rumsonde kan sendes af sted engang i 2030.
»Vi kommer nok ikke frem til et svar, der vil tilfredsstille alle. Når man laver noget som det her, der er på kanten af det mulige, er det med at finde den løsning, som gør alle interessenterne omtrent lige misfornøjede. Så er det nok den optimale løsning,« siger Ralph McNutt.
